Mecanică

Rampă cu frecare

Privește blocul nemișcat — apoi scade-i frecarea statică (μs) până alunecă peste prag (μs = tan 30° ≈ 0.58).

Rampă cu frecare — simulație interactivă de Mecanică. Privește blocul nemișcat — apoi scade-i frecarea statică (μs) până alunecă peste prag (μs = tan 30° ≈ 0.58). Laborator virtual de fizică gratuit, în browser, cu măsurători SI în timp real și tutorial ghidat.

Frecarea statică pe o rampă

Frecarea se opune alunecării. Pe o rampă, blocul rămâne pe loc până când componenta gravitației în josul pantei depășește frecarea statică maximă.

Unghiul critic satisface tan θ = μ. Sub acel unghi blocul rămâne în repaus; deasupra lui blocul alunecă. Rampa acestei presetări este fixată la 30°; scade coeficientul de frecare statică (μs) al blocului în panoul Proprietăți până coboară sub tan 30° ≈ 0.58 și află pragul.

• μₛ = tan θ_critical
• F_friction ≤ μₛ N

Rezumat de investigație

Planifică întrebarea înainte să deschizi laboratorul

Rezumatul reflectă pagina pre-randată: întrebarea-ghid, predicțiile concurente, rolurile variabilelor, legile guvernante, montajul, analiza și extensiile rămân vizibile și în această ordine.

Întrebare-ghid

Un bloc stă pe o rampă fixă de 30°, ținut pe loc de frecarea statică. Dacă scazi frecarea dintre bloc și rampă, va începe să alunece — și în ce punct?

Predicții de cântărit

• Două reguli se aplică la rând. Blocul rezistă pentru orice μs ≥ tan(30°) ≈ 0.58, indiferent de masă — iar odată ce cedează, μk, nu μs, stabilește cât de repede accelerează.
• Blocul va aluneca puțin mai mult de fiecare dată când scazi μs, chiar cât timp μs e încă peste tan(30°) — frecarea doar slăbește treptat.
• Un bloc mai greu are nevoie de un μs mai mic pentru a începe să alunece decât unul mai ușor — masa afectează și pragul.

Rolurile variabilelor

Ce stabilești tu:

• Masa blocului (kg)
• Frecare statică (μs)
• Frecare cinetică (μk)

Ce măsori:

• Forța gravitației de-a lungul rampei (N)
• Viteza după 1 s (m/s)

Cum decurge investigația

1. Deschide presetarea Rampa cu frecare. Notează unghiul fix al rampei (30°) și blocul de pe ea, ținut static de frecare.
2. Folosește panoul Proprietăți (sau un link partajat) pentru a seta coeficienții de frecare statică (μs) și cinetică (μk) ai blocului pentru această încercare. Păstrează μk ≤ μs — aplicația impune asta, pentru că o suprafață nu poate apuca mai puțin în repaus decât în alunecare. Masa rămâne fixă.
3. Rulează simularea câteva secunde și citește viteza blocului de pe sondă. Înregistrează dacă a rămas în repaus sau a început să alunece.

Ecuația guvernantă

Componenta gravitației de-a lungul planului înclinat — F = m·a

F = m·a aplicat cu a = g sin θ dă partea din greutatea blocului care îl trage în josul pantei. Frecarea statică trebuie să o anuleze complet pentru ca blocul să rămână pe loc; odată ce blocul alunecă, frecarea cinetică anulează doar o parte din ea.

Forța de frecare cinetică — f_k = μ_k·m·g·cos θ

Odată ce blocul chiar alunecă, frecarea nu mai e un prag, ci o forță definită: f = μk·m·g·cos θ, unde μk este coeficientul de frecare CINETICĂ. Ea se scade din componenta gravitației de-a lungul pantei, deci blocul accelerează cu g(sin θ − μk·cos θ) în loc de g·sin θ fără frecare. Masa dispare complet din expresia asta — de aceea rândurile de alunecare de mai jos nu depind de ea.

Ce cer fișa tipăribilă elevilor să rezolve

• Pentru fiecare rând, calculează tan(30°) și compară cu valoarea ta μs. Prezice comparația asta dacă blocul rămâne în repaus?
• Rândurile 1–2 rămân pe loc; rândurile 3–5 alunecă, cu trei rate diferite. Explică de ce masa dispare din AMBELE condiții — a frecării statice și a accelerației de alunecare — deși aceste rânduri folosesc trei mase diferite.

Unde mai apare asta dincolo de laborator

• Există două moduri de a face blocul să cedeze: scade-i μs până coboară sub tan(30°) ≈ 0.577, sau fă rampa mai abruptă până când unghiul trece de atan(μs) ≈ 35°. Încearcă ambele. Sunt cu adevărat aceeași condiție scrisă în două feluri?
• Talpa unei bocanci de drumeție și o pantof elegan neted au valori μs foarte diferite pe același traseu umed. Explică, în termenii acestui experiment, de ce unul e mult mai sigur pe o pantă abruptă decât celălalt.

• AP Physics 1 — Unit 3: Work, Energy, and Power
• AP Physics C: Mechanics — Unit 3: Work, Energy, and Power
• IB Physics — A.3 Work, energy and power
• General High School Physics — Work, energy & power
• NGSS High School Physics — Energy accounting in systems
• Middle School Physical Science — Force, mass, and motion

1. Bine ai venit la Rampa cu frecare
2. Selectează blocul
3. Apasă Pornește
4. Află frecarea critică
5. Deschide datele
6. Ai reușit!

Deschide simularea interactivă pentru a construi scena, a apăsa Pornește și a explora cu măsurători live și un tutorial ghidat.

Deschide laboratorul interactiv →

Descarcă fișa →

A doua lege a lui Newton